[0052] 片脚立位における先行随伴性姿勢調節と足圧中心との関係性
Keywords:片脚立位, 先行随伴性姿勢調節, 足圧中心
【はじめに，目的】
先行随伴性姿勢調節（APAs）に関する研究は1967年から現在に至るまで多数の研究者により行われてきているが,片脚立位に関して,筋電図と重心動揺計を同期させて解析した研究は少なく,さらに個人差に言及した研究も少ない。そこで本研究では,片脚立位における筋活動と足圧中心（COP）移動のタイミングから,APAsとCOPの関係性を検討することを目的とした。
【方法】
対象は,健常成人男性10名（年齢25.9±4.0歳,身長170.0±5.9cm,体重62.5±6.1kg）とした。実験課題は,両脚立位から効き足を挙上して片脚立位になる動作とし,測定項目は,表面筋電図による下肢体幹筋の筋反応時間とCOPとした（全ての被験者の効き足が右であったため,以下,挙上側は右,支持側は左とする）。課題動作の開始姿勢は肩幅の立位とし,15秒間の安静立位を保持させ,ビープ音を合図に右股・膝関節を出来るだけ素早く90°に屈曲し,左片脚立位を15秒間保持させた。計測時間は開始姿勢からの30秒間とし10回計測した。表面筋電計（Noraxon社，MyoSystem 1200）は,周波数帯域10～500Hz,サンプリング周波数1000Hzとした。電極は双極のディスポーサブル電極（Blue Sensor,N-00-S,Ambu,Denmark）を電極中心間距離20mmにて貼付した。被験筋は左右内腹斜筋,左右中臀筋,右大腿直筋,右大腿二頭筋,右腓腹筋,左前脛骨筋とした（皮膚抵抗は10KΩ以下）。筋電図解析はMyoResearch XP（Noraxon社）を使用し,ビープ音から各筋が反応するまでの時間（EMG-RT）を求めた。これは安静立位の5秒間のRoot Mean Square（RMS）の平均+2SDを超えた時点とした。また,外部同期信号としてフットスイッチ（DKH社）を右踵に貼付し,ビープ音からフットスイッチが反応するまでの時間を片脚立位動作反応時間（M-RT）とした。重心動揺計（Zebris PDM-S）は,サンプリング周波数60Hzにて計測し,ビープ音からCOPが動き始めるまでの時間をCOP反応時間（COP-RT）とした。解析項目は片脚立位におけるEMG-RT,COP-RT,M-RTの順序と,COPの軌跡とした。また,個人の片脚立位10回におけるEMG-RTの再現性を被験者内級内相関係数（ICC）にて検討し,再現性の高い被験者のEMG-RTとM-RTとの相関およびEMG-RTとCOP-RTとの相関をPearsonの積率相関係数を用いて算出した。統計解析にはSPSS ver15.0J（Windows）を用い,有意水準は危険率5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本実験は当院倫理委員会の承諾を得て実施した。被験者には予め研究の主旨,方法及び侵襲の程度を書面と口頭で説明し,同意を得た。
【結果】
反応時間は,COP-RT,M-RTの順序であった。対象者や被験筋によってCOP-RTやM-RTに対するEMG-RTの順序は様々であったが,全ての被験者でAPAsが確認できた。EMG-RTのうち最も先行した筋が左前脛骨筋であった者は5名,右中臀筋は2名,右内腹斜筋･左中臀筋･右腓腹筋は各1名で,同一被験者内の順序については個人差があった。COP-RTよりも先行して活動していた筋は少なく,4名1箇所ずつ（右中臀筋2名,右内腹斜筋1名,左前脛骨筋1名）にとどまった。COPは10名ともS字形の軌跡を描いた（右前足部,左後足部,左前足部,左中足部の順序：以下S字パターン）。EMG-RTのICCは,10名中5名においてr=0.68以上，p＜0.05であった。この5名においては,M-RTと右内腹斜筋・左前脛骨筋・右大腿直筋・左中臀筋のEMG-RTとの間に正の相関があり（r=0.754,p＜0.001；r=0.738,p＜0.001；r=0.678,p＜0.001；r=0.532,p＜0.001）,COP-RTと左内腹斜筋・左前脛骨筋のEMG-RTとの間に正の相関があった（r=0.681,p＜0.001；r=0.624,p＜0.001）。
【考察】
本実験では,M-RTよりも先行してすべての被験者でAPAsを確認することができた。当初の予想ではCOPが移動し始める前にも多くの筋活動がみられると考えていたが,結果的にCOP-RT以前のAPAsが明確に確認できないにもかかわらずCOPが移動していた。本実験で選択した筋の他に先行的に活動している筋が存在する可能性もある。しかし,M-RTおよびCOP-RTとEMG-RTの正の相関が認められたことから,左内腹斜筋と左前脛骨筋はCOPの右方向への移動に,右内腹斜筋・左前脛骨筋・右大腿直筋・左中臀筋は右踵を浮かせるために関与している可能性も考えられた。COPの軌跡については,筋活動の順序は個人によって異なるものの軌跡自体は10名の被験者全員が近似していたことから,個人において身体制御の戦略は異なってもCOPのS字パターンを遂行し,片脚立位というパフォーマンスを実現させていると考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
片脚立位の際の筋活動には個人差があるものの,COPの軌跡は近似している。随意運動とAPAsは表裏一体のものであり,APAsを多角的に解明することは,効率的な片脚立位の獲得につながり意義がある。
先行随伴性姿勢調節（APAs）に関する研究は1967年から現在に至るまで多数の研究者により行われてきているが,片脚立位に関して,筋電図と重心動揺計を同期させて解析した研究は少なく,さらに個人差に言及した研究も少ない。そこで本研究では,片脚立位における筋活動と足圧中心（COP）移動のタイミングから,APAsとCOPの関係性を検討することを目的とした。
【方法】
対象は,健常成人男性10名（年齢25.9±4.0歳,身長170.0±5.9cm,体重62.5±6.1kg）とした。実験課題は,両脚立位から効き足を挙上して片脚立位になる動作とし,測定項目は,表面筋電図による下肢体幹筋の筋反応時間とCOPとした（全ての被験者の効き足が右であったため,以下,挙上側は右,支持側は左とする）。課題動作の開始姿勢は肩幅の立位とし,15秒間の安静立位を保持させ,ビープ音を合図に右股・膝関節を出来るだけ素早く90°に屈曲し,左片脚立位を15秒間保持させた。計測時間は開始姿勢からの30秒間とし10回計測した。表面筋電計（Noraxon社，MyoSystem 1200）は,周波数帯域10～500Hz,サンプリング周波数1000Hzとした。電極は双極のディスポーサブル電極（Blue Sensor,N-00-S,Ambu,Denmark）を電極中心間距離20mmにて貼付した。被験筋は左右内腹斜筋,左右中臀筋,右大腿直筋,右大腿二頭筋,右腓腹筋,左前脛骨筋とした（皮膚抵抗は10KΩ以下）。筋電図解析はMyoResearch XP（Noraxon社）を使用し,ビープ音から各筋が反応するまでの時間（EMG-RT）を求めた。これは安静立位の5秒間のRoot Mean Square（RMS）の平均+2SDを超えた時点とした。また,外部同期信号としてフットスイッチ（DKH社）を右踵に貼付し,ビープ音からフットスイッチが反応するまでの時間を片脚立位動作反応時間（M-RT）とした。重心動揺計（Zebris PDM-S）は,サンプリング周波数60Hzにて計測し,ビープ音からCOPが動き始めるまでの時間をCOP反応時間（COP-RT）とした。解析項目は片脚立位におけるEMG-RT,COP-RT,M-RTの順序と,COPの軌跡とした。また,個人の片脚立位10回におけるEMG-RTの再現性を被験者内級内相関係数（ICC）にて検討し,再現性の高い被験者のEMG-RTとM-RTとの相関およびEMG-RTとCOP-RTとの相関をPearsonの積率相関係数を用いて算出した。統計解析にはSPSS ver15.0J（Windows）を用い,有意水準は危険率5％未満とした。
【倫理的配慮，説明と同意】
本実験は当院倫理委員会の承諾を得て実施した。被験者には予め研究の主旨,方法及び侵襲の程度を書面と口頭で説明し,同意を得た。
【結果】
反応時間は,COP-RT,M-RTの順序であった。対象者や被験筋によってCOP-RTやM-RTに対するEMG-RTの順序は様々であったが,全ての被験者でAPAsが確認できた。EMG-RTのうち最も先行した筋が左前脛骨筋であった者は5名,右中臀筋は2名,右内腹斜筋･左中臀筋･右腓腹筋は各1名で,同一被験者内の順序については個人差があった。COP-RTよりも先行して活動していた筋は少なく,4名1箇所ずつ（右中臀筋2名,右内腹斜筋1名,左前脛骨筋1名）にとどまった。COPは10名ともS字形の軌跡を描いた（右前足部,左後足部,左前足部,左中足部の順序：以下S字パターン）。EMG-RTのICCは,10名中5名においてr=0.68以上，p＜0.05であった。この5名においては,M-RTと右内腹斜筋・左前脛骨筋・右大腿直筋・左中臀筋のEMG-RTとの間に正の相関があり（r=0.754,p＜0.001；r=0.738,p＜0.001；r=0.678,p＜0.001；r=0.532,p＜0.001）,COP-RTと左内腹斜筋・左前脛骨筋のEMG-RTとの間に正の相関があった（r=0.681,p＜0.001；r=0.624,p＜0.001）。
【考察】
本実験では,M-RTよりも先行してすべての被験者でAPAsを確認することができた。当初の予想ではCOPが移動し始める前にも多くの筋活動がみられると考えていたが,結果的にCOP-RT以前のAPAsが明確に確認できないにもかかわらずCOPが移動していた。本実験で選択した筋の他に先行的に活動している筋が存在する可能性もある。しかし,M-RTおよびCOP-RTとEMG-RTの正の相関が認められたことから,左内腹斜筋と左前脛骨筋はCOPの右方向への移動に,右内腹斜筋・左前脛骨筋・右大腿直筋・左中臀筋は右踵を浮かせるために関与している可能性も考えられた。COPの軌跡については,筋活動の順序は個人によって異なるものの軌跡自体は10名の被験者全員が近似していたことから,個人において身体制御の戦略は異なってもCOPのS字パターンを遂行し,片脚立位というパフォーマンスを実現させていると考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
片脚立位の際の筋活動には個人差があるものの,COPの軌跡は近似している。随意運動とAPAsは表裏一体のものであり,APAsを多角的に解明することは,効率的な片脚立位の獲得につながり意義がある。